[发明专利]确定测量对象上的空间坐标的坐标测量机

说明书

本发明涉及一种坐标测量装置，其具有容纳测量对象的工件保持器(12)和可相对于工件保持器(12)移动的测量头(16)。测量头(16)支承光学传感器(18)。评估和控制单元(22)设计成根据测量头(16)相对于工件保持器的位置以及根据光学传感器(18)的传感器数据来确定测量对象的空间坐标。光学传感器(18)包含物镜(24)和相机(34)。物镜(24)具有孔径(52)和至少四个分离的透镜组(40，42，44，46)，其中三个透镜组可沿物镜(24)的光轴(50)单独地移位。而且，孔径(52)也可沿光轴单独地移位。第一透镜组(40)以静止方式布置在物镜(24)的入光开口(28)的区域中。除了别的之外，具有所述物镜(24)的坐标测量装置使得可在广泛应用范围内改变放大率、聚焦和分辨率。

技术领域

本发明涉及一种确定测量对象的空间坐标的坐标测量机。本发明还涉及一种确定测量对象上的空间坐标的方法。

背景技术

EP1071922B1公开了这种坐标测量机和对应方法。已知的坐标测量机具有接触探针，接触探针优选地布置在弹性可弯曲的导光纤维的末端。接触探针用于接触测量对象上的测量点。借助包括相机和物镜的光学传感器，可以检测到接触探针在与测量对象的接触期间的偏转。借助接触探针的偏转，并且可选地借助光学传感器相对于测量对象的位置，那么可确定采样测量点的空间坐标。作为替代，已知的坐标测量机意在提供在没有接触探针的情况下测量测量对象的表面形貌的可能性，即纯光学地测量。EP1071922B1提出了光学传感器包括具有两个透镜组的变焦光学系统，两个透镜组借助电机单独地移动而设定成像比例和距测量对象的距离。这意在允许选择性地将接触探针带离光学系统的景深，以允许纯光学测量。

JP2011-169661公开了一种具有相机和远心光学系统的光学测量装置，远心光学系统具有前透镜、后透镜和远心光阑。该测量装置还具有基于激光器的自动聚焦系统，其借助激光确定测量对象在远心系统光轴上的位置。

使用光学传感器与坐标测量机在许多情况下允许非常快速地测量测量对象的几何特性。已知的具有光学传感器的坐标测量机的一个缺点是注明光学传感器限于特定测量任务和特定工件属性。光学传感器通常针对特定类型的测量任务而优化，例如在可实现的测量精度或测量范围方面优化。例如，在传感器光轴方向上具有大高度差的工件可能导致发生问题。有时，使用不同的光学和/或触觉传感器，以能够应付不同的测量要求，单独的传感器分别仅承担整个测量任务的一部分。每个单独的传感器通常针对特定测量任务优化。首要的是，光学传感器由此具有分别高度适用于特定预期用途而不太适用于其它目的单独的光学系统。

在坐标测量机中设置不同的传感器来用于不同的测量任务允许高灵活性连同高测量精度。提供具有分别适配于传感器预期用途的光学系统的许多传感器的高成本是不利的。而且，许多传感器及它们各自的光学系统要求坐标测量机中的比较大的装配空间，这限制了测量体积，并导致其它成本。

发明内容

因此，希望提供一种光学坐标测量机，其能够以比较低的成本实施广泛的光学测量任务。相应地，本发明之目的是提供一种对应的坐标测量机和一种对应的方法。

本发明涉及一种确定测量对象的空间坐标的坐标测量机，包括支撑测量对象的工件保持器，包括相对于工件保持器可移动并承载光学传感器的测量头，并且包括评估和控制单元，所述评估和控制单元构造成根据测量头相对于工件保持器的位置以及根据光学传感器的传感器数据确定测量对象的空间坐标，其中，光学传感器包括物镜和相机，相机构造成通过物镜记录测量对象的像，其中，物镜包括物镜体，物镜体具有入光开口和出光开口，出光开口具有连接到相机的接口，其中，物镜还包括光阑和多个透镜，多个透镜布置在物镜体中，其中，所述透镜形成至少四个分离的透镜组，至少四个分离的透镜组一起限定光轴，以及其中，四个透镜组中的至少两各可沿光轴移动。

本发明还涉及一种确定测量对象上的空间坐标的方法，包括以下步骤：

-将测量对象布置在工件保持器上；